第4卷(6)热能动力工程1989年11月浅论垢下碱性腐蚀娇良田(齐齐哈尔劳动局锅炉检验所)〔提要〕本文从金属保护膜的破坏和金属本身的腐蚀两个过程,较详细地论述了垢下碱性腐蚀的机理;描述了垢下碱性腐蚀的特征及其腐蚀产物的试验结果;分析了垢下碱性腐蚀的形成因素;阐述了防止的方法及发生该腐蚀后应采取的措施。主题词锅炉垢下腐蚀碱性腐蚀垢下腐蚀虽不象氧腐蚀那么常见,但危害较大。轻者补焊、爆管,重者使锅炉报废。垢下腐蚀也叫沉积物下腐蚀,即锅炉内表面附着有水垢或泥渣时,在其下面会发生严重的腐蚀。这是蒸汽锅炉常见的一种腐蚀。近年来,发现几例,损失较大。垢下腐蚀按垢下积累的H十或OH一的浓度大小可分为酸性腐蚀和碱性腐蚀。本文仅探讨一下碱性腐蚀。一、腐蚀机理钢材在锅水中,如果与氧作用生成四氧化三铁(Fe3o口或与碳酸根(C03“一)、磷酸根(P043一)生成碳酸铁(FeCoa)和磷酸铁(FePO4)薄膜,覆盖在钢材表面。由于本身致密,与钢材表面结合得比较牢固,周围炉水(腐蚀介质)与钢材很难接触,腐蚀就被抑制了,所以称这种薄膜为保护膜〔1〕。任何腐蚀,首先是保护膜的破坏。下面分析一下促使垢下碱性腐蚀中保护膜破坏的因素。1.保护膜的破坏促使Fe:04膜破坏的主要因素之一是锅水的PH值,正常的锅水PH值多保持在9一1之间,Fe:0`膜稳定,不会脱落,因而锅炉金属腐蚀轻微,几乎可以认为不受腐蚀,如图1所示〔幻。5025’咖p;I值入:{一!肠.旧口尸祥产、尸翻划禽娜要PPM图1310℃下铁在水溶液中腐性速度与PH值的关系曲线收稿日期:1989一06一oe·26.热能动力工程1989年当锅内的金属表面上有沉积物时,情况就会发生变化;有沉积物后金属管壁的温度将升高,渗透到沉积物下的锅水会发生强烈蒸发和浓缩,结果是沉积物下的锅水中的各种杂质浓J变都很高。当锅水中存在有游离NaoH时,沉积物下的锅水蒸浓后,会使其PH值升得很高,在高PH位(lPl值>3])下,金属表面上的FeoO`膜会溶于锅水而遭到破坏,其反应为川:FesO`+峨NaoH=zaNeF02+aNZFeo:+ZH:O反应产物铁酸钠NaFeo:和亚铁酸钠NaePO:在高PH值下是可溶的。2.金属的腐蚀保护膜被溶解以后,金属就被裸露在沉淀物下高浓度的锅水中,会有下面反应生成(即氢去极化和铁的溶解):l()阳极位于沉积物下高OH一浓度处,其反应是:Fe一Zee)FeZ+即铁失去电子与高浓度的OH一生成如下反应:Fe十20H--一)eF(OH):eF(o)H2是不稳定的,容易进一步和水中某些物质发生反应,称之为腐蚀的二次过程,生成的产物称为二次产物。即:4Fe(OH):+ZH:0+02一)凌Fe(OH):杏Fe(oH):+ZFe(OH)3sees)Feoo`杏+4H二o平常看到的腐蚀产物大都是这些物质。不同比例的二价和三价铁的氢氢化物相混合,其颜色有绿色和灰色,若全为三价铁,则变成红褐色氢氧化铁沉淀。一般的,当锅炉发生碱性垢下腐蚀时,因停炉时间较一长,腐蚀产物中的白色氢氧化亚铁与空气接触氧化生成红褐色的氢氧化铁,即:4Fe(OH):+O:+2}I:0=4Fe(011)3杏四氧化三铁是具有磁性的黑色晶体。(2)阴极是未有沉积物附盖的金属表面,其反应是:ZH十+ZSse~)H:个所以生成的氛气没有任何东西阻拦,可以很快进入汽水混合物中,从而被带走,所以阴极没有任何微观和宏观变化,检验时也无法确定其位置。连接阴阳两极的导体则是锅炉本体金属。二、腐蚀的特点根据我们的检验实践,发现垢下碱性腐蚀具有如下特点(如图2):这种腐蚀会在金属表面产生凹凸不平的腐蚀坑,坑上有酥松的腐蚀产物。有时还发现碱性腐蚀的儿个坑陷连成一片,但腐蚀范围有大有小,腐蚀深度不一,严重时可烂穿。另外在锅内水循环较弱或死角处有大量的黑褐色的具有磁性物质为主的沉积物存在。经过化学分析,红褐色的是氛氧化铁。白色腐蚀产物是氢氧化钠与空气中的二氧化碳反应生成的碳酸钠。灰色的腐蚀产物是不稳定的氢氧化亚铁向氢氧化铁的过渡阶段时的氛氧化铁和氢氧化亚铁的混合物,这一层极薄。死角处的磁性氧化物系eF3o;。第6期(24)忿场论垢灰色自色妇仍介下碱性腐蚀.27.经分析,腐蚀处的金相组织、化学成价、机械性能没有任何变化。对未有水垢沉积`}勿攫盖的本体处经三处取样分析,金相组织、化学成份、机械性能都没有任何变化。本{卞三、垢下碱性腐蚀形成的因素图2碱性腐性的特征示意图1.较高的热负荷。这种腐蚀的部位一般是向...
